Проектирование и расчет двигателя внутреннего сгорания - Транспорт курсовая работа

Главная

Транспорт
Проектирование и расчет двигателя внутреннего сгорания

Рабочее тело и его свойства. Характеристика процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения, выпуска. Расчет факторов, действующих в кривошипно-шатунном механизме. Оценка надежности проектируемого двигателя и подбор автотранспортного средства к нему.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Тепловой расчет рабочего цикла двигателя
1.7 Индикаторные показатели рабочего цикла
1.8 Эффективные показатели двигателя
1.9 Основные параметры и показатели двигателя
1.11 Построение индикаторной диаграммы
2 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя
2.1 Расчет силовых факторов, действующих в кривошипно-шатунном механизме
3. Оценка надежности проектируемого двигателя
4. Подбор автотранспортного средства к двигателю
Предметом изучения дисциплины «Автомобильные двигатели»для студентов специальности190601.65являются автомобильные двигатели.
К автомобильным двигателям предъявляются следующие основные требования:
развитие необходимой мощности при различных скоростях движения автомобиля, хорошая приемистость при трогании автомобиля и изменении его рабочих режимов;
максимальная экономичность на всех режимах работы;
удобство в эксплуатации, при техническом обслуживании и ремонте;
низкая степень токсичности отработавших газов;
перспективность конструкции, позволяющая производить ее дальнейшую модернизацию.
Задачи изучения дисциплины определяются на основе требований к знаниям и умениям студента после изучения данного курса.
Курсовой проектвключает следующие разделы:
- оценка надежности проектируемого двигателя;
- подбор автотранспортного средства к двигателю.
- 1 лист - индикаторная диаграмма, характеристики автомобильного двигателя по результатам динамического расчета;
- 2 лист - поперечный разрез двигателя
1. Тепловой расчёт рабочего цикла двигателя
автотранспортный двигатель кривошипный шатунный
Теплота, необходимая для осуществления рабочего цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания, выделяется при химических реакциях сгорания топлива непосредственно в цилиндре двигателя.
Выбранный состав топлива отвечает условию:
При тепловом расчёте ДВС пользуются значением низшей теплоты сгорания топлива, под которой понимается количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива без учета теплоты конденсации водяных паров. Низшая теплота сгорания Нu в кДж/кг определяется по формуле Д.И. Менделеева:
где S и W - массовые доли серы и влаги в топливе.
В расчетах принимается S = 0, W = 0.
Для полного сгорания топлива необходимо определенное количество воздуха, которое называется теоретически необходимым, и определяется по элементарному составу топлива в кг возд/кг топл:
Действительное количество воздуха L в кмоль возд/кг топл определяется по формуле:
где б - коэффициент избытка воздуха.
Для различных двигателей при номинальной мощности принимаются следующие значения б: карбюраторные двигатели 0,85…0,98;
Количество горючей смеси М1 в кмоль гор.см/кг топлива определяется по формуле:
где mТ - молекулярная масса паров топлива, г/моль.
Величина mТ выбирается по таблице 1.2.
Количество продуктов сгораниядля двигателей с воспламенением от сжатия рассчитывается по формуле (1.13).
При полном сгорании топлива (при б > 1,0) продукты сгорания состоят из углекислого газа СО2, водяного пара Н2О, избыточного кислорода О2 и азота N2.
Общее количество продуктов М2 неполного сгорания в кмоль пр.сг/кг топл определяется по формуле:
Количество отдельных составляющих продуктов сгорания в кмоль пр.сг/кг топл. определяются по следующим формулам:
где -константа, зависящая от отношения количества водорода и оксида углерода в продуктах сгорания; для бензинов =0,45…0,5.
Изменение количества молей рабочего тела при сгорании в ?М в кмоль /кг топл. определяется по формуле:
Относительное изменение количества молей при сгорании горючей смеси характеризуется химическим коэффициентом молекулярного изменения горючей смеси , который определяется по формуле:
Давление и температура окружающей среды
При работе двигателя без наддува в цилиндр поступает воздух из атмосферы. В этом случае при расчёте рабочего цикла двигателя давление и температура окружающей среды принимаются равными МПа и K соответственно.
Давление и температура остаточных газов
Для автомобильных двигателей без наддува давление остаточных газов в МПа принимают равным:
В зависимости от типа двигателя, степени сжатия, частоты вращения и коэффициента избытка воздуха выбираются значения температуры Тr остаточных газов для карбюраторных двигателей:900…1100 К.
В процессе наполнения температура свежего заряда несколько увеличивается на величину ?Т благодаря подогреву от нагретых деталей двигателя. Величина ?Т зависит от расположения и конструкции впускного трубопровода, системы охлаждения, скоростного режима, нагрузки, размеров цилиндра. С увеличением числа оборотов величина ?Т при неизменном крутящем моменте двигателя уменьшается приблизительно линейно.
В зависимости от типа двигателя значения ?Т принимают из следующих пределов: для карбюраторных двигателей0…20 К;
Величина давления в конце впуска ра, в МПа может быть определена по формулам: для двигателей без наддува:
где - потери давления во впускном трубопроводе, МПа.
Потери давления во впускном трубопроводе в МПа определяются по формуле:
где - коэффициент затухания скорости заряда в цилиндре;
- коэффициент, учитывающий гидравлическое сопротивление впускного тракта;
- средняя скорость движения заряда при максимальном открытии клапана, м/с;
- плотность заряда на впуске, кг/м3.
При средней скорости заряда щвп от 50 до 130 м/с величину (овп+в2) принимают в пределах от 2,5 до 4,0.
Для двигателей без наддува плотность заряда на впуске в кг/м3 определяют по формуле:
где Rв - удельная газовая постоянная воздуха, Дж/(кг · град);
Коэффициент остаточных газов гr для четырёхтактных двигателей внутреннего сгорания определяется по формуле:
Количество остаточных газов в кмоль ост.газов/кг топл определяется по формуле:
Температуру в конце впуска Та в градусах Кельвина (К) определяют по формуле:
Для четырёхтактных двигателей без учёта продувки и дозарядки коэффициент наполнения определяется по формуле:
Величина коэффициента наполнения в основном зависит от тактности двигателя, его быстроходности и совершенства системы газораспределения.
Значения параметров процесса впуска
Учитывая, что теплообмен между рабочим телом и стенками цилиндра за процесс сжатия незначителен, то величину можно оценить по среднему показателю адиабаты сжатия по следующим формулам: для карбюраторных двигателей:
Значение определяется в зависимости от температуры и степени сжатия е по формуле :
Давление и температура конца процесса сжатия
Давление в МПа и температура в градусах Кельвина (К) в конце процесса сжатия определяются из уравнения политропы с постоянным показателем :
Средняя мольная теплоёмкость рабочей смеси
Температура конца процесса сжатия tc в градусах Цельсия (оС).
Средняя мольная теплоёмкость свежей смеси в конце сжатия принимается равной теплоёмкости воздуха в кДж/(кмоль·град) и определяется по формуле :
Средняя мольная теплоёмкость остаточных газов в конце сжатия в кДж/(кмоль·град) определяется по следующим формулам:
Средняя мольная теплоёмкость рабочей смеси в кДж/(кмоль·град) определяется по формуле:
Рассчитанные параметры процесса сжатия необходимо сравнить со значениями этих параметров у современных автомобильных двигателей внутреннего сгорания, представленных в таблице.
Значения параметров процесса сжатия
Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
Изменение объёма при сгорании рабочей смеси учитывает коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси, который определяется по формуле:
Температура конца видимого сгорания
Температура газа Тz в конце видимого сгорания определяется на основании первого закона термодинамики:
где - коэффициент использования низшей теплоты сгорания на участке видимого сгорания, который принимается для дизелей 0,7…0,88;
л - степень повышения давления цикла, которая устанавливается по опытным данным в зависимости от количества топлива подаваемого в цилиндр, формы камеры сгорания и способа смесеобразования, и выбирается из таблицы 1.5;
-потеря теплоты вследствии химической неполноты сгорания, кДж/кг;
tz - температура в конце видимого сгорания, о С;
- средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания при постоянном объёме, кДж/(кмоль·град), которая определяется по следующей формуле:
где -средние мольные теплоёмкости продуктов сгорания при изменении температуры в диапазоне 1501…2800 оС, которые могут быть выражены в зависимости от температуры tz следующими формулами:
После подстановки всех величин в уравнение сгорания получается квадратное уравнение вида:
где А, В, С - числовые значения известных величин.
Из формулы (1.34) выражается температура в градусах Цельсия (оС):
Температура Тz в градусах Кельвина (К) определяется как:
Для карбюраторных двигателей определяется по формуле:
Степень предварительного расширения
Степень предварительного расширения для карбюраторных двигателей. Максимальное давление сгорания
Величина давления в МПа в конце сгорания определяется по формуле:
Рассчитанные параметры процесса сгорания необходимо сравнить со значениями этих параметров у современных автомобильных двигателей внутреннего сгорания, представленных в таблице.
Значения параметров процесса сгорания
Средний показатель политропы расширения n2 незначительно отличается от показателя адиабаты k2 и может быть определён по следующим формулам: для карбюраторных двигателей
Давление и температура конца процесса расширения
Значения давления в МПа и температуры в градусах Кельвина (К) в конце процесса расширения определяется по формулам:
Рассчитанные параметры процесса расширения необходимо сравнить со значениями этих параметров у современных автомобильных двигателей внутреннего сгорания, представленных в таблице.
Значения параметров процесса расширения
Точность выбора температуры остаточных газов в градусах Кельвина (К) определяется по формуле:
При расхождении между принятой величиной Тr в пункте (2.2.2) и рассчитанной по формуле (2.43) ?10 % параметры теплового расчёта необходимо пересчитать.
1.7 Индикаторные показатели рабочего цикла
Среднее теоретическое индикаторное давление в МПа определяется по формулам:
Среднее индикаторное давление действительного цикла в МПа отличается от теоретического на величину уменьшения работы газов действительного цикла против работы газов теоретического цикла (пропорционально уменьшению расчётной индикаторной диаграммы за счёт скругления) и определяется по формуле:
где - коэффициент полноты индикаторной диаграммы.
Значения коэффициента принимаются из следующих интервалов значений: для карбюраторных двигателей - = 0,94…0,97.
Индикаторный КПД характеризует степень использования теплоты топлива для получения полезной работы в действительном цикле, то есть индикаторный КПД учитывает все тепловые потери действительного цикла.
Индикаторный КПД определяется по формуле:
где рi - среднее индикаторное давление, МПа;
- теоретически необходимое количество воздуха, кг возд/кг топл;
Нu - низшая теплота сгорания, кДж/кг;
сk - плотность заряда на впуске, кг/м3;
Индикаторный удельный расчет топлива
Индикаторный удельный расход топлива в г/(кВт·ч) определяется по формуле:
Рассчитанные индикаторные показатели двигателя сравниваются со значениями этих показателей современных двигателей внутреннего сгорания, представленных в таблице.
1.8 Эффективные показатели двигателя
Давление механических потерь - это условное давление, равное отношению работы механических потерь к рабочему объёму цилиндра двигателя. Величину давления механических потерь в МПа оценивают по средней скорости поршня по формуле:
где аМ и bМ- экспериментальные коэффициенты, величины которых приведены в таблице 1.8;
нn.cp - средняя скорость поршня в м/с, которая для различных типов двигателей выбирается в следующих пределах:
карбюраторные двигатели легковых автомобилей 12...20
Карбюраторный с числом цилиндров (?6) и отношением хода поршня к его диаметру (?1,0)
Среднее эффективное давление в МПа определяется по формуле:
Механический КПД определяется по формуле:
Отношение количества теплоты, эквивалентной полезной работе на валу двигателя, к общему количеству теплоты, внесённой в двигатель с топливом, называется эффективным КПД , который определяется по формуле:
Эффективный удельный расход топлива
Эффективный удельный расход топлива в г/(кВт·ч) определяется по формуле:
Рассчитанные эффективные показатели двигателя необходимо сравнить со значениями этих показателей современных двигателей внутреннего сгорания, представленных в таблице.
Значения эффективных показателей двигателей
1.9 Основные параметры и показатели двигателя
Рабочий объём цилиндра - это объем пространства, освобождаемого поршнем при перемещении его от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, и определяется в дм3 по формуле:
где ф - тактность рабочего процесса двигателя, для четырёхтактного процесса (ф - 4);
Nе - мощность двигателя по заданию, кВт;
n - номинальная частота вращения по заданию, мин-1;
i - число цилиндров двигателя по заданию.
Определение размеров цилиндра двигателя производится на основе выбора отношения хода поршня S к диаметру цилиндра D.
Отношение линейных размеров цилиндра S/D находится в следующих пределах:
для карбюраторных двигателей 0,86…1,07.
Диаметр цилиндра двигателя D в мм определяется по формуле:
Ход поршня двигателя S в мм определяется по формуле:
Полученные значения S и D округляются в большую сторону до чисел чётных или кратных пяти.
Окончательная средняя скорость поршня в м/с определяется по формуле:
Ошибка между принятой величиной в пункте 2.8.1 и рассчитанной по формуле 2.56 в процентах определяется:
Расхождение между рассчитанным значением по формуле и принятым значением средней скорости поршня при оценке механических потерь в пункте (1.8.1) не должно превышать 5%. В противном случае производится перерасчет средней скорости поршня по полученному значению.
По принятым значениям D и S определяют окончательные основные параметры и показатели двигателя.
Рабочий объём одного цилиндра в дм3 определяется по формуле:
Литраж двигателя в дм3 определяется по формуле:
Объём камеры сгорания в дм3 определяется по формуле:
Полный объём цилиндра в дм3 определяется по формуле:
Мощность двигателя в кВт определяется по формуле:
Поршневая мощность двигателя в кВт/дм2 определяется по формуле:
Эффективный крутящий момент в Н·м определяется по формуле:
Часовой расход жидкого топлива в кг/ч определяется по формуле:
Для ориентировочной оценки массы двигателя в кг используют статические данные по удельным массам двигателя по формуле:
где - удельная масса двигателя, кг/кВт, значения принимаются по данным таблицы.
Уравнение теплового баланса имеет вид:
где Qo - общее количество теплоты, введённое в цилиндр, Дж/с;
Qe - теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя, Дж/с;
Qохл - теплота, отданная окружающей среде, Дж/с;
Qr - теплота, уносимая из двигателя с отработавшими газами, Дж/с;
Qн.с - теплота, потерянная при неполном сгорании топлива, Дж/с;
Qост - неучтённые потери теплоты, Дж/с.
Общее количество теплоты в Дж/с определяется по формуле:
Теплота , эквивалентная эффективной работе, в Дж/с определяется по формуле:
Теплота, отданная охлаждающей среде
Теплота , отданная окружающей среде, в Дж/с определяется по формулам:
с - коэффициент пропорциональности, который принимается из интервала с = 0,45…0,53;
m - показатель степени, который принимается из интервала m = 0,6…0,7;
Теплота , унесённая из двигателя с отработавшими газами, в Дж/с определяется по формуле:
где tr - температура остаточных газов, оС.
- теплоёмкость остаточных газов в кДж/(кмоль·град), которую можно определить по формуле (1.36) для карбюраторных двигателей при подстановке в данную формулу значения температуры остаточных газов tr;
- теплоёмкость свежего заряда в кДж/(кмоль·град), которую можно определить по формуле (1.34) при подстановке в данную формулу значения температуры to = 20 0C.
Теплота ,потерянная при неполном сгорании топлива, в Дж/сопределяется по формуле:
Неучтённые потери теплоты в Дж/с определяются по формуле:
Если значение (< 0), то необходимо пересчитать величину , уменьшив значения коэффициента с и (или) показателя m.
Тепловой баланс определяется также в процентах от всего количества введённой теплоты по следующим формулам:
Очевидно, что должно выполняться условие:
Рассчитанные значения составляющих теплового баланса необходимо сравнить со значениями у современных автомобильных двигателей внутреннего сгорания, представленных в таблице
Значения составляющих теплового баланса в процентах
Составляющие теплового баланса в процентах
1.11 Построение индикаторной диаграммы
Отрезок, соответствующий рабочему объему цилиндра,АВ=72/1=72 мм.
Отрезок,соответствующий объёму камеры сгорания,ОА=72/(8,6-1)=9,47 мм.
Отрезок, соответствующий полному объему цилиндра ОВ=72+9,47=81,47 мм.
По оси ординат откладывается отрезок ОД, соответствующий максимальному давлению сгорания, в масштабе µр=рz /ОД в МПа/мм так, чтобы отношениеОД/АВ = 1,2…1,7,а масштаб давления принимал одно из рекомендуемых значений µр=0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07; 0,10.
Затем по данным теплового расчета на диаграмме откладывают в масштабе µр величины давлений pа, pc, pz, pb, pr, соответствующих характерным точкам: а; с; z; b; r. Между точками А и В проводятся прямые линии, параллельные оси абсцисс, ординаты которых соответствуют давлениям.
Построение политроп сжатия и расширения проводится аналитическим методом. Для этого вычисляется ряд промежуточных точек (от 8 до 12) для интервала объёмов (Vc … Va) и (Vz … Vb) по уравнению политропы pVn = const.
Для политропы сжатия откуда определяется давление в МПа по формулам:
где px и Vx - давление и объём в расчетной точке процесса сжатия;
ОВ - отрезок, соответствующий полному объему цилиндра, мм;
Аналогично для политропы расширения определяется давление в МПа по формулам:
Абцисса расчетной точки ОХ в мм определяется по формуле:
где АХ - перемещение поршня в мм и определяется по формуле:
где л - отношение радиуса кривошипа R к длинне шатуна Lш, выбирается по таблице 1.11.
б - угол поворота коленчатого вала, град., а значения тригонометрической функции
Величина параметра различных двигателей
Для построения действительной индикаторной диаграммы находятся характерные точки. Давление в точке с?, характеризующей момент достижения поршня ВМТ, определяется по формуле:
Точку bЅ - момент достижения поршня НМТ в конце расширения - располагают между точками b и a. При этом давление рbЅ в МПа ориентировочно расчитывают по формуле:


Точка zд характеризует действительное максимальное давление цикла рzдв МПа, определяемое по формуле:
Положение точки zддолжно соответствовать условию допустимой скорости нарастания давления Крв МПа/град, которая определяется по формуле:
где - нарастание давления в МПа, определяется по формуле:
- угол поворота коленчатого вала, соответствующий точкеzд:
для карбюраторных двигателей = 8…12°;=0,1…0,4 МПа/град. Положение точки zд на индикаторной диаграмме АХ(zд) определяется при б = 360 + . Поскольку точка zднеможет находиться за пределами индикаторной диаграммы,то должно выполняться следующее условие:
угол опережения начала впрыска топлива для дизелей бв = 15…25о или угол опережения зажигания для карбюраторных двигателейбз = 30…40о;
продолжительность периода задержки воспламенения би = 8…12о для дизелей или би = 5…18о для карбюраторных двигателей;
значения фаз газораспределения выбираются либо близкими к значениям современных автомобильных двигателей внутреннего сгорания, либо из статистического диапазона в соответствии с таблицей.
Фазы газораспределения различных двигателей
Далее в соответствии с принятыми значениями угла опережения зажигания или угла опережения впрыска топлива, периодом задержки воспламенения и значениями фаз газораспределения определяют углы поворота коленчатого вала б в градусах, соответствующие характерным точкам:
f -начало впрыска топлива или подача искры б(f) = 360 - 35=325;
с? - начало видимого сгорания б (c') =360 - 35 + 10=335;
b' - начало открытия выпускного клапана б (b') =540 - 42=498;
r' - начало открытия впускного клапана б (r') =720 - 12=708;
а" - полное закрытие впускного клапана б (a") =180 + 40=220;
a' - полное закрытие выпускного клапана б (а') = 10.
Определяется положение характерных точек по формуле для перемещения поршня АХ (2.90).
Соединение плавными кривыми точек r a? а a" f c' c" zд b' b" r' r позволяет получить cкругленную действительную диаграмму. По индикаторной диаграмме для проверки теплового расчета и правильности построения диаграммы определяется среднее индикаторное давление в МПа:
где - площадь скругленной индикаторной диаграммы, мм2.
Величина , полученная планиметрированием индикаторной диаграммы, не должна отличаться от величины , полученной в тепловом расчете, более чем на 10%.

2. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя
2.1 Расчет силовых факторов, действующих в кривошипно-шатунном механизме
Сила давления газов ?Рг в Н определяется по формуле:
где рг - индикаторное давление газов (давление над поршнем) при заданном угле поворота кривошипа, МПа;
р0 - давление в картере двигателя (под поршнем), МПа; принимается равным атмосферному - р0 = 0,1 МПа;
FП - площадь поршня, м2; определяется из выражения.
Для определения сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс необходимо определить массу mj в кг частей кривошипно-шатунного механизма, совершающих возвратно-поступательное движение:
где mп - масса поршневого комплекта (поршень, палец, поршневые кольца, детали стопорения пальца), кг;
mш.п - часть массы шатуна в сборе, отнесенная к поступательно движущимся массам, кг.
Для большинства существующих конструкций автомобильных двигателей mш.п = (0,25…0,30) mш, где mш - масса шатуна в сборе.
Массы mп и mш рассчитываются по чертежам деталей или выбираются по статистическим данным по следующим зависимостям:
где mп? и mш? - удельные массы соответственно поршневого комплекта и шатуна, значения которых приведены в таблице 2.1.
Удельная масса в кг/м2 элементов КШМ
Карбюраторные двигатели при диаметре поршня, мм
Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс Рj в Н определяется по формуле:
где R - радиус кривошипа, м; R = 0,5 S (S - ход поршня);
щ - угловая скорость коленчатого вала, щ = р n/30, рад/c.
Значения (cosб + л cos2б) для различных б и л приведены в приложении А. Расчеты Рj проводятся для тех же значений б, для которых определялась ?Pг. Результаты расчета сводятся в таблицу 2.
Суммарная сила Р в Н, действующая на поршневой палец, определяется алгебраическим сложением сил давления газов ?Pг и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс Рj по формуле:
Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.
От действия суммарной силы возникают следующие силы:
- суммарная нормальная (боковая) сила N в Н, направленная перпендикулярно оси цилиндра; определяется по формуле:
- суммарная радиальная сила К в Н, направленная по радиусу кривошипа; определяется по формуле:


- суммарная тангенциальная сила Т в Н, направленная перпендикулярно к радиусу кривошипа; определяется по формуле:
- суммарная сила, действующая вдоль шатуна Sш в Н определяется по формуле:
где в - угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра, в = arcsin(л sinб).
Значения тригонометрических функций для различных б и л приведены в приложении А. Результаты расчета сил K, N, T, Sш сводятся в таблицу 2.
Суммарный (индикаторный) крутящий момент Мкр в Н·м, развиваемый одним цилиндром двигателя:
Центробежная сила инерции вращающей части шатуна Кr.ш в Н, направленная по радиусу кривошипа и нагружающая шатунную шейку (шатунный подшипник):
где mш.к - часть массы шатуна, отнесённая к вращающимся массам, кг.
Абсолютное значение этой силы в Н определяется по формуле:
а ее направление относительно кривошипа определяется углом:
По графику силы Rш.ш в прямоугольной системе координат определяются ее максимальное Rш.ш.max=23689,42Н, минимальное Rш.ш.min=2705,03Н и среднее значения Rш.ш.ср по формуле:
где F=13854,8 мм2- площадь, ограниченная кривой Rш.ш = f (б) и осью абсцисс, мм2 ;
l =360 мм- длина диаграммы по оси б, мм;
µ - принятый в динамическом расчете масштаб сил, Н/мм.
Среднее значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя УМкр.ср (индикаторный крутящий момент) в Н·м определяется графоаналитическим способом по формуле:
где F1 и F2 - площади, ограниченные кривой УМкр = f(б) соответственно выше и ниже оси абсцисс в пределах одного периода, мм2 (при I ?4 в большинстве случаев F2 = 0);
l - длина графика в пределах одного периода, мм.
Эффективный крутящий момент двигателя в Н·м:
где зМ - механический КПД двигателя (из теплового расчета).
Полученное значение Ме не должно отличатся более чем на ?Ме = 5% от рассчитанного в тепловом расчете значения Ме.
3. Оценка надежности проектируемого двигателя
При проектировании двигателя ориентировочная оценка надежности двигателя может быть осуществлена определением следующих критериев:
где Ne - номинальная мощность, кВт;
где VП.СР - средняя скорость поршня, м/с;
ре - среднее эффективное давление, МПа;
ge - удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт·ч);
pk и Tk - давление, МПа, и температура, К, на впуске;
4. Подборавтотранспортногосредствакдвигателю
Подбор автотранспортного средства (АТС) к проектируемому двигателю включает определение типа АТС, полной массы и максимальной скорости.
Тип АТС выбирается по номинальной мощности двигателя:
если Ne ? 80 кВт - легковой автомобиль.
Для ориентировочной оценки полной массы АТС ma в кг пользуются статистическими данными по удельным мощностям двигателя по формуле:
где Ne - максимальная (номинальная) мощность двигателя, кВт;
Nуд - удельная мощность двигателя, кВт/кг.
Для легковых автомобилей Nуд = 0,040...0,045; для автобусов - Nуд = 0,010…0,012.
Связь между максимальной мощностью двигателя и максимальной скоростью АТС выражается следующей формулой, полученной из уравнения баланса сил, действующих на движущиеся по прямой поверхности АТС:
где Va max - максимальная скорость АТС, м/с;
ц-коэффициент суммарного сопротивления дороги (асфальтобетонное покрытие); для легковых автомобилей ц = 2·10-7Va max2; для грузовых автомобилей и автобусов ц = 0,015 + 6·10-6Va max2;
kв - коэффициент обтекаемости, Н·с2/м4; для легковых автомобилей kв = 0,2…0,3; для грузовых автомобилей kв = 0,5…0,7; для автобусов kв = 0,35…0,45;
F - лобовая площадь АТС, м2; для легковых автомобилей F = 1,5…2,0; для грузовых автомобилей F = 3,0…6,5; для автобусов kв = 3,0…7,5.
Максимальная скорость Va max? в км/ч определяется по формуле
Компоновку поршневой группы начинают с определения высоты поршня hП. Затем находят расстояние от верхней кромки поршня до оси пальца h1. Далее с учетом размещения предварительно выбранного числа колец в соответствии с рисунком 7 прорисовывают элементы поршневой группы по размерам.
Расстояние от верхней кромки поршня до оси пальца h1
Расстояние до первой поршневой канавки е
Радиальный зазор кольца в канавке поршня ?t
Для окончательной проверки длины зеркала цилиндра следует определить минимальный зазор между стержнем шатуна и нижней кромкой цилиндра (при больших значениях R/Lш возможно задевание им нижней кромки цилиндра). Минимальный зазор д1 в соответствии с рисунком 7 должен составлять 3...5 мм.
Внутренний диаметр поршневой головки d:
Минимальная радиальная толщина стенки головки hг
Радиальная толщина стенки втулки sв
Расстояние между шатунными болтами Сб
Размеры среднего сечения В - В шатуна:
Проектирование механизма газораспределения начинают с определения диаметра горловины проходного сечения dгор клапана в мм по формуле:
В современных двигателях длина клапана в мм определяется по формуле:
Диаметр стержня клапана в мм определяется по формуле:
Толщину стенки гильзы в мм в первом приближении можно определить по формуле:
где - допускаемое напряжение растяжения, которое для чугунных гильз равно = 50...60в МПа, для стальных - = 80...100 МПа;
- давление газов в цилиндре двигателя в конце процесса сгорания топлива, МПа.
Толщина нижней опорной стенки головки блока в мм и толщина стенок водяной рубашки в мм определяются по следующим формулам:
В процессе расчета и проектирования двигателя было изучено и должным образом усвоено следующее:
сущность и значение процессов, происходящих в цилиндре ДВС при реализации действительного цикла, закономерности и наиболее эффективные методы превращения химической энергии топлива в работу ДВС;
влияние основных конструктивных, эксплуатационных и атмосферно-климатических факторов на протекание процессов в ДВС и на формирование внешних показателей работы двигателя, современные методы улучшения технико-экономических показателей и характеристик двигателя, основные критерии работы ДВС и общепринятые характеристики;
тенденции и направления развития ДВС, диктуемые современными требованиями к подвижному составу автотранспорта.
Спроектированный двигатель обладает повышенной надежностью (критерий Гинцбурга N'П= 1,5 кВт/см), соответствует экологическим требованиям (по массовым долям СО и СО2 ), удовлетворяет требованиям экономичности ( эффективный удельный расход топлива gе= 283,23 г/ (кВтч), имеет опрятный внешний вид (Лист 2), удовлетворяя тем самым требованию эстетичности.
Исходя из вышеперечисленного, можно сделать прогноз о достойной конкурентоспособности спроектированного двигателя.
Показатели рассчитанного двигателя и прототипа приведены в приложении А, техническая характеристика двигателя приведена в приложении Б.
1 Золотарев, Е.С. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Автомобильные двигатели»/ Е.С. Золотарев - Кумертау: Кумертауский филиал ГОУ ОГУ, 2009. - 91 с.
2 Двигатели внутреннего сгорания: в 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов./ Под ред. В.Н. Луканина и М.Г. Шатрова. - 3-е изд., перераб. и испр. - М.: Высшая школ, 2007. - 479 с.
3 Двигатели внутреннего сгорания: в 3 кн. Кн. 2. Динамика и конструирование./ Под ред. В.Н. Луканина и М
Проектирование и расчет двигателя внутреннего сгорания курсовая работа. Транспорт.
Лечебно–профилактическое питание
Реферат: Проблема развития в психологии и философии
Реферат по теме Психофизиологические основы учебного труда и интеллектуальной деятельности студентов
Реферат: Гражданская война и политика военного коммунизма
Политический Портрет Сталина Реферат
Реферат по теме "Запад" в российском общественном сознании
Задачи Отчета По Практике
Дипломная работа по теме Мотивация персонала в российской и зарубежной практике
Реферат: Расширение позиции восприятия. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Источники финансирования предприятий
Дипломная Работа На Тему Виробництво Тарного Скла
Реферат: Человечество и окружающая среда
Контрольная Работа На Тему Корреляционно-Регрессионный Анализ
Сочинение Осенние Каникулы 3 Класс
Написать Сочинение По Стихотворению Зимнее Утро
Реферат На Тему Философия Логики По Куайну
Отчет По Практике В Лаборатории Химии
Реферат по теме Латерализация функций большого мозга
Курсовая работа по теме Розробка системи менеджменту в товаристві з додатковою відповідальністю 'Комфорт'
Реферат: Вторая англо-голландская война
Оценка физического состояния организма и физической подготовленности - Спорт и туризм реферат
Влияние экзогенного кальция на функционально-технологические свойства свинины - Производство и технологии дипломная работа
Цель и содержание образования - Педагогика презентация